JP2002021652A - 燃料改質ガスエンジンの水回収制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】炭化水素系の燃料を排気中から凝縮回収した水
を用いて改質した燃料により運転する燃料改質ガスエン
ジンにおいて、凝縮水中の硝酸濃度を許容値以下に維持
して部品の耐腐食性を向上する。 【解決手段】排気通路に設けた第1の凝縮器１９上流の
排気中ＮＯｘ濃度をセンサ２１で検出し、該ＮＯｘ濃度
が所定値を超えるときは、第1の凝縮器１９を貫通する
冷却水通路２４に介装した開閉バルブ２６を閉じて、排
気の冷却による水の回収を停止する。これにより、排気
中のＮＯｘにより含まれる凝縮水中の硝酸の濃度を許容
値以下に維持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素系の燃料
（ガソリン、軽油、メタノール、ＣＮＧ、ナフサ等、以
下原燃料と表記）を、改質反応により改質して改質ガス
を生成し、該改質ガスをエンジンに供給することでエン
ジンを運転する燃料改質ガスエンジンに関し、特に排気
中の水分を回収して水蒸気改質反応に用いる技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】燃料改質ガスエンジンは、炭化水素系の
原燃料を触媒等で改質して、主にＨ₂とＣＯとを生成
し、これらの改質ガスをエンジンに供給することでエン
ジンの運転を行わせるものである。エンジンに供給され
る燃料がＨ₂とＣＯとを主成分とするガス燃料であるた
めにエンジン特性としては水素エンジンに近い特性を示
す。すなわち、希薄燃焼限界が高く、希薄域でも安定し
た運転が可能であり、低ＮＯｘ、高効率を同時に実現可
能なエンジンである。

【０００３】更に、燃料改質時においてエンジン排気よ
り熱回収を行なうように構成されているものにおいて
は、改質後のガスの持つ発熱量が原燃料の発熱量に対し
て熱回収分だけ増加するため、更に高効率なエンジンを
実現可能であることが知られている。

【０００４】炭化水素燃料の改質反応としては、大きく
水蒸気改質反応と部分酸化反応とに分けられる。水蒸気
改質反応は、概ね次式によって表わされる。

【０００５】 Ｃ_mＨ_n＋ｍＨ₂Ｏ→（ｍ＋ｎ／２）Ｈ₂＋ｍＣＯ……(1) 同時に ３Ｈ₂＋ＣＯ→ＣＨ₄＋Ｈ₂Ｏ……(2) ２Ｈ₂＋２ＣＯ→ＣＨ₄＋ＣＯ₂……(3) 等の反応も行なわれる。改質雰囲気が高温に維持されて
いるときは、主に(1)の反応が行なわれ、改質ガス中の
水素、一酸化炭素濃度が増加する。低温時においては、
(2),(3)の反応の割合が増加し、改質ガス中の水素、一
酸化炭素濃度が減少し、逆にメタン、水などの濃度が増
加する。また、(1)の反応は吸熱反応であり、反応を維
持するためには、何がしかの手段で熱を与える必要があ
る。また、(1)の反応は吸熱反応であるために、改質後
のガスが持つ発熱量は改質前の原燃料が持つ発熱量より
も増加する。

【０００６】一方、部分酸化反応は、炭化水素と空気の
量を調節することで、概ね次式の反応が起こる。 Ｃ_mＨ_n＋（ｍ／２）Ｏ₂→（ｎ／２）Ｈ₂＋ｍＣＯ……(4) この反応は、発熱反応であり、(1)の反応とは逆に改質
後のガスが持つ発熱量は改質前の炭化水素燃料が持つ発
熱量より減少する。

【０００７】以上より、より高効率な燃料改質ガスエン
ジンシステムを構築するためには、改質形態としては、
水蒸気改質反応の方が有利である。そのためには、改質
場に水蒸気すなわち水を供給する必要があり、特開平６
−２４１１３２号に開示されたシステムに示されている
ように、燃料タンクとは別に水のタンクを持つ必要があ
る。また、そのときに必要な水の量は、式(1)によれ
ば、燃料１molに対して水ｍmolということになる。例え
ば、Ｃ₃Ｈ₁₈（オクタン）の水蒸気改質を考えると、燃
料１mol重さは114ｇ、これに対して水蒸気改質に要求さ
れる水の量は８molであり、144ｇとなり重量比で燃料の
約1.26倍の水が必要になる。また、燃料改質において
は、酸化剤である水が不足した場合、カーボンが析出し
やすい傾向があるため、水を多めに導入することが一般
的である。よって、例えば、燃料タンクと同程度の大き
さの水タンクを持っているとしても、その補給頻度は燃
料よりも水のほうが頻繁になってしまうことが明らかで
ある。以上のように、水蒸気改質を主として燃料を改質
するためには、大量の水が必要になる。そのため、特開
平６−２４１１３２号のシステムにあるように、改質器
の下流で改質ガス中に含まれる水を凝縮回収したり、エ
ンジン排気中に含まれる水分を凝縮回収し、水タンクに
戻して再度改質時に利用することで極力水の補給が必要
ないシステムが提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エンジ
ン排気から凝縮回収した水の中には、排気中のＮＯｘに
起因する硝酸が含まれている。このため、水タンクの配
管系や水供給系の部品の腐食を招くと共に、改質触媒の
劣化を、招くという問題点があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、請求項1に係
る発明は、炭化水素系の燃料を改質して水素及び一酸化
炭素を主成分とする改質ガスを生成する改質器と、エン
ジン排気中に含まれる水分を凝縮して回収する凝縮器と
を備え、該凝縮器で凝縮された水を前記改質器に供給し
て水蒸気改質反応を促進させながら生成した改質ガスを
エンジンに供給することでエンジンを運転する燃料改質
ガスエンジンにおいて、前記凝縮器に供給される排気中
のＮＯｘ濃度が所定値以下となる条件で、前記排気中の
水分の回収を行なうようにしたことを特徴とする。

【００１０】請求項１に係る発明によると、凝縮器によ
りエンジン排気中に含まれる水分を凝縮して回収した水
が改質器に供給され、該改質器では該供給された水を用
いて前記(1)式に示した水蒸気改質反応が促進され、水
素及び一酸化炭素を主成分とする改質ガスを生成し、該
改質ガスを燃料としてエンジンに供給してエンジンが運
転される。このように排気熱回収により凝縮した水を用
いて、吸熱反応である水蒸気改質反応を促進すること
で、改質ガスの発熱量が原燃料より増加して燃費が改善
される。

【００１１】そして、本発明では、前記凝縮器における
排気中からの凝縮による水分の回収を排気中のＮＯｘ濃
度が所定値以下となる条件で行なうことにより、回収す
る凝縮水中の硝酸濃度を、凝縮器から改質器に至る間の
水タンク、配管系、水供給系（ポンプなど）の部品や改
質器内の改質触媒に対して許容値以下に抑えることがで
き、これらの腐食や劣化を防止することができる。

【００１２】また、請求項２に係る発明は、凝縮器上流
の排気通路にＮＯｘ濃度センサを設け、前記排気中のＮ
Ｏｘ濃度が所定値以下となる条件を、前記ＮＯｘ濃度セ
ンサによって検出した排気中のＮＯｘ濃度に基づいて判
定することを特徴とする。

【００１３】請求項２に係る発明によると、ＮＯｘ濃度
センサにより凝縮器に供給される排気中のＮＯｘ濃度を
検出し、該検出したＮＯｘ濃度が所定値以下となる条件
で、排気中からの凝縮による水分の回収を行なう。

【００１４】このようにすれば、排気中のＮＯｘ濃度を
高精度に検出できるので、水分回収を行なうか否かを高
精度に判定することができる。また、請求項３に係る発
明は、前記排気中のＮＯｘ濃度が所定値以下となる条件
を、空燃比を含むエンジン運転条件に基づいて判定する
ことを特徴とする。

【００１５】請求項３に係る発明によると、空燃比又は
空燃比に外部ＥＧＲや内部ＥＧＲ条件などを加味したエ
ンジン運転条件に基づいて、排気中のＮＯｘ濃度を推定
し、該推定されるＮＯｘ濃度が所定値以下となる条件
で、排気中からの凝縮による水分の回収を行なう。

【００１６】このようにすれば、ＮＯｘ濃度を検出する
センサを設けることなく、前記排気中のＮＯｘ濃度が所
定値以下となる条件を判定することができる。また、請
求項４に係る発明は、前記排気中水分の回収の実行，停
止の切り換えを、前記凝縮器への排気冷却用の冷却媒体
の供給,供給停止を切り換えて行なうことを特徴とす
る。

【００１７】請求項４に係る発明によると、排気中から
の水回収を行なうときは、凝縮器に冷却媒体を供給して
凝縮器に供給される排気を冷却することにより、排気中
の水分を凝縮して回収し、排気中からの水回収を停止す
るときには、凝縮器への冷却媒体の供給を停止して凝縮
器に供給される排気の冷却を停止することにより、排気
中の水分の回収を停止することができる。

【００１８】また、請求項５に係る発明は、前記凝縮器
に介装された冷却媒体通路を開閉する開閉バルブを備
え、前記排気中水分の回収の実行，停止を前記開閉バル
ブの開閉動作により切り換えることを特徴とする。

【００１９】請求項５に係る発明によると、排気中水分
の回収を行なうときは、開閉弁を開いて凝縮器に介装さ
れた冷却媒体通路に冷却媒体を流通させ、凝縮器に供給
される排気を冷却することにより、排気中の水分を凝集
して回収し、排気中水分の回収を停止するときには、開
閉弁を閉じて冷却媒体通路への冷却媒体の流通を停止さ
せ、凝縮器に供給される排気の冷却を停止することによ
り、排気中の水分の回収を停止する。

【００２０】このようにすれば、冷却媒体通路に設けた
開閉バルブを開閉する簡易な構成及び操作により、排気
中水分の回収の実行，停止を切り換えることができる。
また、請求項６に係る発明は、前記冷却媒体通路を流れ
る冷却媒体は、エンジン冷却水であることを特徴とす
る。

【００２１】請求項６に係る発明によると、エンジン冷
却水を冷却媒体として利用することで、簡易な構成にし
て低コストで凝縮器を構成できる。

【００２２】また、請求項７に係る発明は、前記凝縮器
をエンジン排気通路中に配設し、該凝縮器の上流で排気
通路から分岐し、凝縮器下流の排気通路に合流するバイ
パス通路を設けると共に、該凝縮器を経由する排気通路
と前記バイパス通路とを選択的に開通させる切換バルブ
を設け、前記排気中水分の回収の実行，停止を前記切換
バルブの切換動作により切り換えることを特徴とする。

【００２３】請求項７に係る発明によると、排気中水分
の回収を行なうときは、前記切換弁によりバイパス通路
を閉じて凝縮器に排気を流通させることにより、排気中
の水分を凝集して回収し、排気中水分の回収を停止する
ときには、前記切換弁によりバイパス通路を開いて排気
を流通させ、凝縮器への排気の流通を停止することによ
り、排気中の水分の回収を停止する。

【００２４】このようにすれば、バイパス通路と凝縮器
とを選択的に開閉する簡易な構成及び操作により、排気
中水分の回収の実行，停止を切り換えることができる。
また、請求項８に係る発明は、前記凝縮器で凝縮された
水を貯えて改質器に供給するタンク内の水の硝酸濃度を
検出し、該硝酸濃度が所定値を超えたときに前記排気中
のＮＯｘ濃度における所定値を低い値に補正することを
特徴とする。

【００２５】請求項８に係る発明によると、タンク内に
貯留された凝縮水の硝酸濃度が水分の蒸発などによって
所定値を超えたときには、水回収の有無を判定する排気
中のＮＯｘ濃度における所定値を低い値に補正する。こ
れにより、排気中ＮＯｘ濃度がより低い値に補正された
条件で水の回収が許容されるので、タンク内の水中の硝
酸濃度が許容値を超えることを防止できる。

【００２６】このようにすれば、最終的に改質器に供給
される水の硝酸濃度を許容値以下に維持することがで
き、腐食や劣化の防止効果をより確実なものとすること
ができる。

【００２７】また、請求項９に係る発明は、前記凝縮器
の上流側の排気通路に、排気中のＮＯｘをトラップして
脱離還元処理するＮＯｘトラップを設けたことを特徴と
する。

【００２８】請求項９に係る発明によると、ＮＯｘトラ
ップにより排気中のＮＯｘをトラップして脱離還元処理
した後の、排気が下流側の凝縮器に供給される。

【００２９】このようにすれば、凝縮器に供給される排
気中のＮＯｘ濃度を低下することができるので、排気か
ら水分を回収できる頻度が増大し、回収効率を高めるこ
とができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の一実施の形態を示
す燃料改質ガスエンジンのシステム図である。

【００３１】エンジン（内燃機関）１の吸気通路２に
は、上流端にエアクリーナ３が設けられ、その下流側に
アクセルペダル４の踏込み量（アクセル開度）等に基づ
いてモータ駆動される電制スロットル弁５が設けられ、
更にスロットル弁５下流側に改質ガス供給手段としての
ガス燃料噴射弁６が設けられている。

【００３２】エンジン１の排気通路７の途中には、その
内部に、熱交換器を介して排気の持つ熱を供給されつ
つ、燃料改質を行う改質器８が設けられている。改質す
べき原燃料であるガソリンに代表される炭化水素燃料
は、燃料タンク９より燃料ポンプ１０を介して、水は、
水タンク１１より水ポンプ１２を介して、空気は、吸気
通路２より分岐した空気通路１３より空気ポンプ１４を
介して、改質原料流量制御器１５に送られる。

【００３３】改質原料流量制御器１５は、燃料、水及び
空気の各流量を制御して、これらを気化混合器１６に送
る。気化混合器１６は、図示しない熱交換器を介してエ
ンジン１の排気、若しくは改質器８にて生成された改質
ガス、若しくはその他の熱源より熱を供給されて、燃料
及び水の気化・昇温と空気の予熱とを行いつつ、３流体
の混合を行い、混合された３流体を改質器８に送る。

【００３４】改質器８は、上流側に部分酸化反応用の部
分酸化反応層８Ａを持ち、下流側に水蒸気改質反応用の
改質触媒を充填した水蒸気改質反応層８Ｂとを持つ構造
として、部分酸化反応による発熱と水蒸気改質反応によ
る吸熱との熱のやり取りをロス無く行える構造としてあ
る。

【００３５】改質器８に送られた３流体の混合気は、改
質器８の温度、３流体の混合比率に応じて改質が行わ
れ、水素、一酸化炭素、メタン、低級炭化水素等の改質
ガスに改質される。

【００３６】改質器８にて生成された改質ガスは、改質
ガス供給通路１７により、ガス燃料噴射弁６を介して、
エンジン１の吸気通路２内に噴射供給して、運転を行わ
せる。

【００３７】また、排気通路７の改質器８下流側には、
ＮＯｘトラップ１８を介装してある。ＮＯｘトラップ１
８は、流入する排気の空燃比がリーンの時に、ＮＯｘを
トラップ（吸収又は吸着）し、流入する排気ガス中の酸
素濃度が低下するか、流入する排気ガス中の還元剤濃度
が増大すると、ＮＯｘを脱離還元処理するものである。
従って、エンジン１がリーン空燃比で運転されている時
にエンジン１から排出されたＮＯｘをＮＯｘトラップ１
８にトラップし、排気ガス中の酸素濃度が低下した時
に、ＨＣ，ＣＯなど排気中の還元物質によってＮＯｘト
ラップ１８にトラップされているＮＯｘを脱離還元処理
することができる。

【００３８】エンジン１からの排気は、排気通路７を通
って大気中に放出される。排気通路２は、排気の持つ熱
を前記改質器８に供給するために熱交換器を介して改質
器８と接触するように構成されている。排気通路７の前
記ＮＯｘトラップ１８の下流には排気中の水分を冷却媒
体であるエンジン冷却水によって冷却して凝縮させる第
１の凝縮器１９が配設され、該第１の凝縮器１９によっ
て凝縮回収された水は、凝縮水路２０を通じて前記水タ
ンク１１に送られる。

【００３９】前記ＮＯｘトラップ１８と第１の凝縮器１
９との間の排気通路７には、第１の凝縮器１９に供給さ
れる排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ２１が
配設される。また、改質器８と前記ガス燃料噴射弁６と
の間には、改質ガス中の水分を凝縮回収する第２の凝縮
器２２が配設され、該第２の凝縮器２２によって凝縮回
収された水は、凝縮水路２３を通じて前記水タンク１１
に送られる。

【００４０】前記第１、第２の凝縮器１９，２２には、
それぞれ排気又は改質ガスを冷却するための冷却水通路
２４，２５が貫通して配設され、かつ、第１の凝縮器１
９を通る冷却水通路２４に、電磁駆動式の開閉バルブ２
６が介装される。

【００４１】そして、前記開閉バルブ２６の開閉がコン
トロールユニット２７により制御されることにより、第
１の凝縮器１９による排気中からの水回収の有無が切り
換え制御される。

【００４２】前記コントロールユニット２７には、エン
ジン回転数Ｎｅ検出用のクランク角センサ２８、アクセ
ル開度Ａａ検出用のアクセル開度センサ２９、スロット
ル開度ＴＶＯ検出用のスロットルセンサ３０、エンジン
冷却水温度Ｔｗ検出用の水温センサ３１等から信号が入
力され、コントロールユニット２７は、これら信号に基
づいて、前記開閉バルブ２６の他、前記電制スロットル
弁５、ガス燃料噴射弁６、改質原料流量制御器１５など
を制御する。

【００４３】ここで、前記水回収の切り換え制御のた
め、第１の凝縮器１９で凝縮される水に含まれる硝酸の
濃度について検討する。いま、水タンク１１や水供給系
に使用されている金属系部材、ゴム系部材、樹脂系部材
等に許容される硝酸濃度及び改質触媒に許容される硝酸
濃度の最低値がＸppmであるとすると、凝縮水中に含ま
れる硝酸濃度をＸppm以下にする必要がある。エンジン
に供給される改質ガス組成が仮に、Ｈ₂：60％、ＣＯ：2
0％、ＣＨ₄：20％であったとすると、排気中に含まれる
水の量は、 0.6Ｈ₂＋0.2ＣＯ＋0.2ＣＨ₄＋0.8Ｈ₂Ｏ→（0.6＋２×0.
2）Ｈ₂Ｏ＋（0.2＋0.2）ＣＯ₂ の式と吸気量から計算することができる。この水分の内
の仮に60％が凝縮回収できるとすると、凝縮器中に時間
あたりに凝縮する水の量が計算できる。次に、排気中の
ＮＯｘ濃度と水の量とその時の排圧と排気温度がわかれ
ばそこから決まってくる平衡定数Ｋにより、生成される
硝酸量が計算でき、凝縮水中の硝酸濃度が推定できる。

【００４４】硝酸の生成過程は、 ＮＯ＋（１／２）Ｏ⇔ＮＯ₂ ＮＯ₂＋Ｈ₂Ｏ⇔ＨＮＯ₃＋ＮＯ の式で表わされる。

【００４５】図２は、上記２番目の式の平衡定数によっ
て定まる排気中のＮＯｘ分圧即ち濃度と水中の硝酸濃度
の関係を表しており、凝縮水中の硝酸濃度は、排気中の
ＮＯｘ濃度と相関が強く、排気中のＮＯｘ濃度から推定
可能である。換言すれば、排気中のＮＯｘ濃度が低けれ
ば、凝縮水中に含まれる硝酸濃度も低くなる。

【００４６】そのため、本実施の形態では、凝縮水中に
含まれる硝酸濃度が許容値以下となるように、図３のフ
ローチャートに示す制御を行う。ステップ１では、前記
ＮＯｘ濃度センサ２１により検出された排気中のＮＯｘ
濃度ＮＳＯを読み込む。

【００４７】ステップ２では、前記ＮＯｘ濃度ＮＯＳが
所定値Ｎ０以下か否かを判定する。ステップ２で、前記
ＮＯｘ濃度ＮＯＳが所定値Ｎ０以下と判定されたとき
は、ステップ３へ進み、前記開閉バルブ２６を開いて前
記冷却水通路２４に冷却水を流通させ、排気を冷却して
水分の凝縮回収を行なう。

【００４８】ステップ２で、前記ＮＯｘ濃度ＮＯＳが所
定値Ｎ０を超えていると判定されたときは、ステップ４
へ進み、前記開閉バルブ２６を閉じて冷却水通路２４へ
の冷却水の流通を停止し、排気の冷却による水分の凝縮
回収を停止する。これにより、硝酸濃度の高い凝縮水が
回収されることを防止する。

【００４９】また、第１の凝縮器１９の上流にＮＯｘト
ラップ１８を設けたことにより、第１の凝縮器１９に供
給される排気中のＮＯｘ濃度を予め低下しておくことが
できるので、該ＮＯｘ濃度が所定値以下となって排気か
ら水分を回収できる頻度が増大し、回収効率を高めるこ
とができる。

【００５０】また、本実施の形態では、ＮＯｘ濃度セン
サ２１を設けて直接ＮＯｘ濃度を検出する構成としたの
で、高精度な検出結果に基づいて高精度な切り換え制御
を行なうことができる。

【００５１】ただし、特にＮＯｘセンサ２１を省略した
場合には、空燃比あるいは空燃比に外部ＥＧＲや内部Ｅ
ＧＲ条件などを加味したエンジン運転条件に基づいて、
排気中のＮＯｘ濃度を推定し、該推定されるＮＯｘ濃度
が所定値以下となる条件で、排気中からの凝縮による水
分の回収を行なうようにしてもよい（以下の実施の形態
でも同様）。例えば、空燃比と排気中のＮＯｘ濃度との
間には、図４に示すような関係があるので、ＮＯｘ濃度
が許容値以下となる所定値Ｒ０以上のリーン空燃比で、
排気中からの水回収を行なうようにすることができる。

【００５２】図５は、第２の実施の形態を示す。本実施
の形態では、第１の実施の形態と同様に配設した第１の
凝縮器１９の上流側で排気通路７から分岐し、第１の凝
縮器１９下流側の排気通路７に合流するバイパス通路４
１を配設し、前記合流部に第１の凝縮器１９を経由する
排気通路と前記バイパス通路４１とを選択的に開通させ
る電磁駆動式の切換バルブ４２を設ける。そして、前記
排気中水分の回収の実行，停止を前記切換バルブ４２の
切換動作により切り換える。なお、切換バルブ４２は、
第１の凝縮器１９上流側の排気通路７とバイパス通路４
１との分岐部に設けてもよい。

【００５３】前記切換バルブ４２の切り換えによる本実
施の形態の制御を、図６のフローチャートに示す。すな
わち、ステップ１１，１２では、前記図３のステップ
１，２同様にして第１の凝縮器１９に供給される排気中
のＮＯｘ濃度ＮＯＳを、ＮＯｘ濃度センサ２１で検出ま
たは空燃比を含むエンジン運転状態に基づいて推定し、
該ＮＯｘ濃度ＮＯＳが所定値Ｎ０以下のときには、ステ
ップ１３へ進み、切換バルブ４２が第１の凝縮器１９を
経由する排気通路を開いて第１の凝縮器１９により排気
からの水分の凝縮回収を行なう。また、ＮＯｘ濃度ＮＯ
Ｓが所定値Ｎ０を超えるときには、ステップ１４へ進
み、切換バルブ４２がバイパス通路４１を開き、第１の
凝縮器１９を経由する排気通路を閉じる。これにより、
第１の凝縮器１９への排気の流通を停止して第１の凝縮
器１９による排気からの水分の凝縮回収を停止する。

【００５４】図７は、第３の実施の形態を示す。このも
のでは、前記第２の実施の形態（第１の実施の形態であ
ってもよい）の構成に加えて、水タンク１１内の水中の
硝酸濃度を検出する硝酸濃度センサ５１を設け、該硝酸
濃度が所定値を超えた場合は、排気からの水回収を行な
う排気中のＮＯｘ濃度の許容値を引き下げるように補正
する構成とする。なお、前記硝酸濃度センサ５１として
は、水溶液の比重や密度、電気伝導度などの変化により
検出する方式、あるいは光学式の検出方式のセンサを用
いることができる。

【００５５】すなわち、図８のフローチャートに示すよ
うに、ステップ２１で前記硝酸濃度センサ５１で検出さ
れる水タンク内の水中の硝酸濃度ＮＨを読み込み、ステ
ップ２２で該硝酸濃度ＮＨを許容値ＮＨ０と比較し、硝
酸濃度ＮＨが許容値ＮＨ０以下に維持されている間は、
ステップ２３で補正係数Ｃ１＝１として補正を行なわな
いが、硝酸濃度ＮＨが許容値ＮＨ０を超えるときには、
ステップ２４で補正係数Ｃ１＝0.8とする。これによ
り、ステップ２５で次式により算出されるＮＯｘ濃度の
判定レベル（所定値）Ｎ０が減少補正される。

【００５６】Ｎ０＝Ｎ０×Ｃ１ 上記のように硝酸濃度ＮＨが許容値ＮＨ０を超えるとき
には、本実施の形態でも実行される図６のフローチャー
トのステップ１２で使用される所定値Ｎ０が減少される
ことになる。

【００５７】このようにすれば、水タンク内に貯留され
た凝縮水の硝酸濃度が水分の蒸発などによって所定値を
超えたときには、排気中ＮＯｘ濃度がより低い値に補正
された条件で水の回収が許容されるので、水タンク内の
水中の硝酸濃度を確実に許容レベル以下に維持すること
ができる。

【００５８】なお、以上の実施の形態では各凝縮器の冷
却媒体としてエンジン冷却水を利用した簡便な構成とし
たが、他の冷却媒体を使用することもできる。特に、冷
却媒体として空気を使用する場合は、ファンで空気を凝
縮器に吹き付けるような構成とすることができる。この
構成を第１の実施の形態における第１の凝縮器として利
用する場合は、水回収停止時にファンを停止するように
制御すればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態を示す燃料改質ガス
エンジンのシステム図

【図２】 排気中ＮＯｘ濃度と凝縮水中の硝酸濃度との
関係を示す図

【図３】 第１の実施の形態における水回収制御のフロ
ーチャート

【図４】 空燃比と排気中ＮＯｘ濃度との関係を示す図

【図５】 本発明の第２の実施形態を示す燃料改質ガス
エンジンのシステム図

【図６】 第２の実施の形態における水回収制御のフロ
ーチャート

【図７】 本発明の第３の実施形態を示す燃料改質ガス
エンジンのシステム図

【図８】 第３の実施の形態において水回収制御のため
のＮＯｘ濃度判定レベル補正のフローチャート

【符号の説明】

１ エンジン ２ 吸気通路 ５ 電制スロットル弁 ６ ガス燃料噴射弁 ７ 排気通路 ８ 改質器 １１ 水タンク １８ ＮＯｘトラップ １９ 第１の凝縮器 ２１ ＮＯｘ濃度センサ ２４ 冷却水通路 ２６ 開閉バルブ ２７ コントロールユニット ４１ バイパス通路 ４２ 切換バルブ ５１ 硝酸濃度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｌ 3/28 ３０１ 3/28 ３０１Ｃ Ｆ０１Ｐ 3/20 Ｆ０１Ｐ 3/20 Ｔ (72)発明者 山内 昇 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G091 AA11 AA19 AB06 BA00 BA14 BA36 CA08 CA13 CB07 CB08 DA01 DA02 DA03 DA08 DB10 EA07 EA16 EA33 FB10 FB11 FB12 HA37 HB03 HB05 4G040 EA02 EA03 EA06 EA07 EB03 EB18 EB33 EB43

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炭化水素系の燃料を改質して水素及び一酸
   化炭素を主成分とする改質ガスを生成する改質器と、エ
   ンジン排気中に含まれる水分を凝縮して回収する凝縮器
   とを備え、該凝縮器で凝縮された水を前記改質器に供給
   して水蒸気改質反応を促進させながら生成した改質ガス
   をエンジンに供給することでエンジンを運転する燃料改
   質ガスエンジンにおいて、 前記凝縮器に供給される排気中のＮＯｘ濃度が所定値以
   下となる条件で、前記排気中の水分の回収を行なうよう
   にしたことを特徴とする燃料改質ガスエンジンの水回収
   制御装置。
2. 【請求項２】凝縮器上流の排気通路にＮＯｘ濃度センサ
   を設け、前記排気中のＮＯｘ濃度が所定値以下となる条
   件を、前記ＮＯｘ濃度センサによって検出した排気中の
   ＮＯｘ濃度に基づいて判定することを特徴とする請求項
   １記載の燃料改質ガスエンジンの水回収制御装置。
3. 【請求項３】前記排気中のＮＯｘ濃度が所定値以下とな
   る条件を、空燃比を含むエンジン運転条件に基づいて判
   定することを特徴とする請求項１記載の燃料改質ガスエ
   ンジンの水回収制御装置。
4. 【請求項４】前記排気中水分の回収の実行，停止の切り
   換えを、前記凝縮器への排気冷却用の冷却媒体の供給,
   供給停止を切り換えて行なうことを特徴とする請求項１
   〜請求項３のいずれか１つに記載の燃料改質ガスエンジ
   ンの水回収制御装置。
5. 【請求項５】前記凝縮器に介装された冷却媒体通路を開
   閉する開閉バルブを備え、前記排気中水分の回収の実
   行，停止を前記開閉バルブの開閉動作により切り換える
   ことを特徴とする請求項４に記載の燃料改質ガスエンジ
   ンの水回収制御装置。
6. 【請求項６】前記冷却媒体通路を流れる冷却媒体は、エ
   ンジン冷却水であることを特徴とする請求項４に記載の
   燃料改質ガスエンジンの水回収制御装置。
7. 【請求項７】前記凝縮器をエンジン排気通路中に配設
   し、該凝縮器の上流で排気通路から分岐し、凝縮器下流
   の排気通路に合流するバイパス通路を設けると共に、該
   凝縮器を経由する排気通路と前記バイパス通路とを選択
   的に開通させる切換バルブを設け、前記排気中水分の回
   収の実行，停止を前記切換バルブの切換動作により切り
   換えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか
   １つに記載の燃料改質ガスエンジンの水回収制御装置。
8. 【請求項８】前記凝縮器で凝縮された水を貯えて改質器
   に供給するタンク内の水の硝酸濃度を検出し、該硝酸濃
   度が所定値を超えたときに前記排気中のＮＯｘ濃度にお
   ける所定値を低い値に補正することを特徴とする請求項
   １〜請求項７のいずれか１つに記載の燃料改質ガスエン
   ジンの水回収制御装置。
9. 【請求項９】前記凝縮器の上流側の排気通路に、排気中
   のＮＯｘをトラップして脱離還元処理するＮＯｘトラッ
   プを設けたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいず
   れか１つに記載の燃料改質ガスエンジンの水回収制御装
   置。